问答题 已知A为三阶实对称矩阵,若存在正交矩阵Q,使QTAQ=Q-1AQ=
【正确答案】[详解] (1)由题设A的三个特征值为λ12=-1,λ3=2,且|A|=λ1λ2λ3=2.又由A*α=α,知AA*α=Aα,Aα=|A|α=2α,
可见是属于特征值λ3=2的一个特征向量.
设λ12=-1的特征向量为,则由A为实对称矩阵知xTα3=0,即-x1-x2+x3=0.
解得,将α1,α2正交化:

再将β1,β2,α3单位化:

即为所求正交矩阵.
(2)由Aαiiαi,有A[α1,α2,α3]=[λ1α1,λ2α2,λ3α3],
于是 A=[λ1α1,λ2α2,λ3α3][α1,α2,α3]-1

从而
【答案解析】[分析] (1)由A*α=α,立即想到利用AA*=|A|E化简,先得到A的属于一个特征值的特征向量,再利用正交性,可求出A的所有特征向量,从而可确定正交矩阵Q;(2)注意利用(A*)-1=[*]
又[*],知(A*)-1的特征值为[*],即[*]故(A*)-1的正惯性指数为1,负惯性指数为2.
[评注] 本题A为实对称矩阵,其常用性质是:不同特征值对应特征向量正交,正是利用这一性质,可由一部分特征值的特征向量求另一部分特征值的特征向量.